Земята разполага с естествена система за регулиране на климата, която е спомагала за поддържането на планетата като подходяща за живот в продължение на повече от 100 милиона години. Учените отдавна знаеха за съществуването на тази система, но механизмите на нейното действие оставаха трудни за обяснение. Ново проучване посочва връзката между нивото на морето и наличието на фосфати в океана, която досега е била пренебрегвана.
Промените в глобалната температура са влияели върху размера на полярните ледени щитове, което от своя страна е променяло нивото на морето. Тези промени след това са определяли колко фосфати постъпват в открития океан, колко въглерод се съхранява в морските отложения и колко въглероден диоксид остава в атмосферата. В своята съвкупност тези процеси спомагаха да се определи дали Земята става по-топла или по-студена в продължение на дълги периоди от време.Ново проучване, в което съавтор е Зунли Лу, професор по науки за Земята и околната среда в Колежа по изкуства и науки на Университета в Сиракуза (Италия) изследва как промените в нивото на морето и кислородните условия в океана са повлияли на достъпността на фосфатите и нивото на атмосферния въглероден диоксид през последните 60 милиона години.
„Знаем, че съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата значително е намаляло с охлаждането на Земята през последните 60 милиона години, но почти не разбирахме къде е отишъл този въглерод. Нашите резултати показват, че засиленото погребване на органичен въглерод в морските отложения е изиграло много по-важна роля, отколкото се смяташе по-рано.“
казва водещият автор Рос Рикаби, професор по науки за Земята в Оксфордския университет В центъра на изследването беше фосфатът – хранително вещество, необходимо за растежа на морските организми. Изследователите го описват като „невидима“ досега част от климатичния пъзел.Когато нивото на морето е било високо, плитководните континентални шелфове са заемали голяма площ. Тези шелфове са задържали фосфатите в крайбрежните отложения, оставяйки по-малко хранителни вещества в открития океан. С по-малко фосфати във водата морската продуктивност се забавяла, растели по-малко организми, по-малко органичен въглерод се отлагал на морското дъно и по-малко въглерод се погребвал в отлаганията. В резултат на това планетата ставала по-топла.
Когато нивото на морето се понижавало, процесът протичал в обратна посока. С намаляването на континенталните шелфове във водата попадали все повече фосфати. Тези допълнителни хранителни вещества предизвиквали разцвет на морския живот. Когато организмите умирали, останките им потъвали и се разлагали, изразходвайки кислорода в околната вода. С течение на времето в океана се образували зони с ниско съдържание на кислород. Когато тези зони достигали богатите на въглерод отлагания по континенталните шелфове, те задействали мощен процес на обратна връзка. Ниското съдържание на кислород карало отлаганията да отделят още повече фосфати, което стимулирало по-нататъшния растеж на морските организми, водещ до по-голямо погребване на органичен въглерод на морското дъно. С отстраняването на все по-големи количества въглерод от океана и атмосферата нивото на CO₂ в атмосферата намалявала.
Изследователите установиха, че тази обратна връзка е достигала най-голяма сила, когато нивото на морето е било с около 10–40 метра по-високо от днешното.„Оптималното“ ниво на морето водите с ниско съдържание на кислород се е припокривало с богатите на органичен въглерод отложения на континенталния шелф. Тази комбинация е позволявала необичайно големи количества въглерод да останат погребани в продължение на милиони години. Екипът сравни тази закономерност с 60 милиона години геоложки данни, включително записи на въглеродни изотопи, измервания на натрупването на фосфор в дълбоководните отложения и по-новия метод „йод-калций“ за реконструкция на нивото на кислорода в древния океан.
Еоценската епоха, продължила приблизително от 56 до 34 милиона години назад е ярък пример за това, което се е случвало, когато механизмът за секвестиране на въглерода е бил до голяма степен неактивен. През този период нивото на морето е било изключително високо и обширните континентални шелфове са били наводнени. Фосфатите се задържали в плитководните отлагания, оставяйки открития океан относително беден на хранителни вещества. Морската продуктивност оставала ниска, океанът бил силно наситен с кислород и се погребвал по-малко органичен въглерод. При фактически изключен механизъм за обратна връзка въглеродният диоксид се натрупвал в атмосферата, а Земята оставала топла.
Изследователите предполагат, че зоните за съхранение на въглерод постепенно са се стеснявали с течение на времето, тъй като водите с ниско съдържание на кислород са се спускали по-дълбоко. Тази дългосрочна промяна може да е допринесла за стабилизирането както на атмосферния, така и на въглеродния диоксид. Колебанията между поглъщането на въглерод и натрупването му в атмосферата са ставали по-умерени, което е направило климатичната система на Земята по-устойчива на външни въздействия.